每年全球有超过100万例肢体截肢,主要由糖尿病血管疾病、外伤、癌症或感染导致——随着人口老龄化和糖尿病发病率上升,这一数字仍在持续增长。如何超越假肢,实现真正的器官再生,是再生医学的终极目标之一。近日,Wake Forest大学、杜克大学和威斯康星大学麦迪逊分校联合发表研究,揭示了跨越三个物种的通用再生基因密码,并于2026年4月16日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)

三个物种,一个基因家族

研究团队选取了三个进化地位迥异的物种作为研究对象:

  • 墨西哥蝾螈(Axolotl):再生能力的"冠军",能完整再生四肢、尾巴(包括脊髓)、部分心脏、大脑、肝脏、肺和下颚。
  • 斑马鱼(Zebrafish):尾巴鳍再生迅速且无限,是研究附肢再生的经典模型,同时能再生心脏、脊髓、大脑、视网膜、肾脏和胰腺。
  • 小鼠:作为哺乳动物代表,其指尖在受伤后可部分再生——这与人类指尖再生的能力相当。

在三者的再生表皮中,研究者发现了一个共同表达的基因家族——SP转录因子,尤其是SP6SP8

SP8:再生的"总开关"

研究团队通过CRISPR基因编辑技术,从蝾螈基因组中敲除SP8基因。失去SP8后,蝾螈无法正确再生肢体的骨骼结构。在小鼠中敲除SP6和SP8也得到了类似结果。这证明SP基因是跨越物种的通用再生开关

基因疗法:借用斑马鱼的"增强子"

确认SP基因功能后,研究团队下一步试图恢复SP基因缺失后的再生能力。由于SP8基因本身表达调控复杂,研究者采用了一个巧妙策略:

他们从斑马鱼中提取了一种组织再生增强子(enhancer),将其与SP8的下游效应分子——FGF8(成纤维细胞生长因子8)——结合,开发出一种新型病毒基因疗法。FGF8是SP8正常情况下会激活分泌的分子。

将这种疗法递送到SP基因缺失的小鼠断指处,成功部分恢复了指骨再生能力——证明了通过替代途径激活FGF8信号,可以弥补SP基因缺失带来的再生障碍。

意义与展望

这项研究的意义不仅在于发现了一个跨物种的再生基因模块,更在于提供了一种跨物种遗传元件直接应用的范式:利用进化保守的增强子序列作为基因疗法的递送载体,可以规避直接表达复杂基因的风险。

对于人类而言,指尖再生已有先例(保留甲床的情况下),说明人类也具备部分再生的"底层程序"。这项研究为未来激活人类肢体再生潜能提供了理论基础和初步验证。

参考来源